一种基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测系统及方法与流程

1.本发明属于汽车尾气氮氧含量检测技术领域，尤其涉及一种基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测系统及方法。


背景技术：

2.目前，在高温燃烧条件下，no
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主要以no的形式存在，最初排放的no
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中no约占95％。但是，no在大气中极易与空气中的氧发生反应，生成no2，故大气中no
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普遍以no2的形式存在。空气中的no和no2通过光化学反应，相互转化而达到平衡。在温度较大或有云雾存在时，no2进一步与水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分——硝酸。在有催化剂存在时，如加上合适的气象条件，n02转变成硝酸的速度加快。特别是当no2与so2同时存在时，可以相互催化，形成硝酸的速度更快。
3.现有技术一：cn108802295a一种汽车尾气处理用氮氧传感器：本发明公开了一种汽车尾气处理用氮氧传感器，包括顶端开口的安装盒，所述安装盒的内部设有水平设置的活动板，活动板的顶端滑动连接有安装板，安装板的底端中间位置滑动连接有滑块，安装板的顶端中间位置开有滑槽，滑块滑动连接在滑槽内，滑块的两侧侧壁上均连接有第二弹簧，第二弹簧的一端连接在滑槽的侧壁上，所述安装板的顶端安装有控制单元，所述活动板的两侧均焊接有竖切面为l形的连接板，连接板与安装盒的内壁滑动连接，连接板的底端连接有第一弹簧，第一弹簧的底端连接在安装盒的底端内壁上。本发明能够对no
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感应探头的温度进行调控，提高其检测时的稳定性、准确性，同时能够对控制单元起到缓冲减震的作用，提高传感器的使用寿命。
4.现有技术二：cn104897763b一种氮氧传感器以及测量尾气中no
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含量的方法：本发明公开了一种氮氧传感器以及测量尾气中no
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含量的方法，氮氧传感器包括第一层基片、第二层基片、第三层基片、第四层基片、第五层基片、第六层基片、第七层基片、第八层基片和第九层基片；第一层基片的上表面设置有圆环形主电极且第一层基片中包含有第一扩散障层，第二层基片内设有定氧腔室，定氧腔室内设有圆环形定氧电极；第三层基片中包含有第二扩散障层；第四层基片中包含有还原腔室，还原腔室内设有比较电极和测量电极；第五层基片中包含参考腔室，参考腔室内设有参考电极；第七层基片和第八层基片之间设置有加热电极。本发明加快了气体扩散到测量腔室的时间，提高了氮氧传感器的响应时间；制作工艺简单，易于生产，生产成本低，使用寿命长。
5.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
6.现有技术中的氮氧传感器的检测装置，检测不够准确，范围较小，工作效率低，无法满足现有检测要求。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测系统及方法。
8.本发明是这样实现的，一种基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测系统，其特征在于，所述基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测系统包括硬件接口电路，实现信号的输入输出，包括氮氧传感器、传感器加热及测量电路、精确泵电压输出电路、微弱泵电流检测电路、电源模块电路、控制电路和显示器；
9.所述氮氧传感器，用于检测汽车尾气氮氧含量，并将检测数据输送到控制电路；
10.所述传感器加热及测量电路，用于氮氧传感器的pt热电阻进行加热保证所述氮氧传感器的工作温度并进行温度测量；
11.所述精确泵电压输出电路，用于对氮氧传感器产生的精确泵电压进行输出；
12.所述微弱泵电流检测电路，用于对氮氧传感器产生的微弱泵电流进行采集；
13.所述电源模块电路，用于为汽车尾气氮氧含量检测系统中各部件提供电源；
14.所述控制电路，用于控制传感器加热及测量电路为氮氧传感器氮氧传感器的pt热电阻加热，同时采集氮氧传感器的工作温度、电压、电流的数值，通过显示器模块直观显示；
15.所述显示器，用于显示氮氧传感器的工作温度、电压、电流的数值和汽车尾气氮氧含量。
16.进一步，所述传感器加热及测量电路、精确泵电压输出电路、微弱泵电流检测电路分别与氮氧传感器和控制电路连接，所述控制电路与显示器连接。
17.进一步，所述电源模块电路包括输入模块、转换模块和输出模块，
18.所述输入模块包括电压输入端，用于输入待转换的电压；
19.所述转换模块与所述输入模块相连，所述转换模块包括正电压转换模块和负电压转换模块，所述负电压转换模块以所述正电压转换模块的输出电压作为输入电压；
20.所述输出模块与所述转换模块相连，所述输出模块包括电压输出端，用于输出转换后的正、负电压。
21.进一步，所述传感器加热及测量电路加热控制到600℃～800℃。
22.进一步，所述传感器加热及测量电路加热检测方法如下：
23.1)控制电路按照固定频率向加热器发送检测电压u1和加热电压u2，所述检测电压u1为标准电压vcc，加热电压u2为可调电压；
24.2)加热时，控制电路控制三极管t2关断、三极管t1和三极管t 3导通，加热电源u经过三极管t1到达加热器的正极h﹢，然后经过加热器负极h﹣到达参考地，完成加热过程；
25.3)检测时，控制电路m控制三极管t2导通、三极管t1和t3关断，电压模块ic输出标准电压vcc，标准电压vcc依次经三极管t2、二极管d4、精密电阻r1到达加热器；此时，控制电路根据采样点ad1、ad2采样得到精密电阻r1两端的电压ue，通过公式i＝ue/r1计算流经精密电阻r1的电流i；控制电路根据采样点ad2、ad3采样得到加热器的两端电压u t，根据公式r＝u t/i计算得出加热器的电阻值；
26.4)控制电路根据计算的加热器电阻值，控制加热电路启动，并根据电阻值与标准电阻值的差值调节加热电压u2，使加热器保持稳定的工作温度。
27.进一步，所述控制电路以stm32f103ret6为主控制器。
28.本发明另一目的在于提供一种所述基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测系统的基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测方法，所述基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测方法包括：
29.步骤一：控制电路控制传感器加热及测量电路为氮氧传感器的加热层pt热电阻提供加热电压，加热控制到600℃～800℃，并同时向控制电路实时反馈氮氧传感器的工作温度情况；
30.步骤二：精确泵电压输出电路对氮氧传感器产生的精确泵电压进行输出到控制电路；所述微弱泵电流检测电路对氮氧传感器产生的微弱泵电流进行采集反馈到控制电路；
31.步骤三：当氮氧传感器所处的环境温度有所波动时，控制电路将加热、信息采集、数据显示是同步进行，通过显示器可以直观观察氮氧传感器的工作温度、电压、电流的数值和汽车尾气氮氧含量数据。
32.本发明另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求7所述基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测方法的步骤。
33.本发明另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测方法的步骤。
34.本发明另一目的在于提供一种一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测方法。
35.结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
36.控制电路控制传感器加热及测量电路为氮氧传感器加热层pt热电阻加热，同时采集氮氧传感器的工作温度、电压、电流的数值，通过显示器直观显示。本发明结构简单，能够实时检测氮氧传感器的实时工作情况，提高检测效率，使得测量结果更加准确。
附图说明
37.图1是本发明实施例提供的基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测系统的结构示意图；
38.图2是本发明实施例提供的传感器加热及测量电路示意图；
39.图3是本发明实施例提供的基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测方法的流程图；
40.图中：1、氮氧传感器；2、传感器加热及测量电路；3、精确泵电压输出电路；4、微弱泵电流检测电路；5、控制电路；6、显示器。
具体实施方式
41.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
42.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测系统及方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
43.如图1所示，本发明提供的基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测系统包括：硬件接口电路，实现信号的输入输出，包括氮氧传感器、传感器加热及测量电路、精确泵电压输出电路、微弱泵电流检测电路、电源模块电路、控制电路和显示器；
44.所述氮氧传感器，用于检测汽车尾气氮氧含量，并将检测数据输送到控制电路；
45.所述传感器加热及测量电路，用于氮氧传感器的pt热电阻进行加热保证所述氮氧传感器的工作温度并进行温度测量；
46.所述精确泵电压输出电路，用于对氮氧传感器产生的精确泵电压进行输出；
47.所述微弱泵电流检测电路，用于对氮氧传感器产生的微弱泵电流进行采集；
48.所述电源模块电路，用于为汽车尾气氮氧含量检测系统中各部件提供电源；
49.所述控制电路，用于控制传感器加热及测量电路为氮氧传感器氮氧传感器的pt热电阻加热，同时采集氮氧传感器的工作温度、电压、电流的数值，通过显示器模块直观显示；
50.所述显示器，用于显示氮氧传感器的工作温度、电压、电流的数值和汽车尾气氮氧含量。
51.所述传感器加热及测量电路、精确泵电压输出电路、微弱泵电流检测电路分别与氮氧传感器和控制电路连接，所述控制电路与显示器连接。
52.所述电源模块电路包括输入模块、转换模块和输出模块，
53.所述输入模块包括电压输入端，用于输入待转换的电压；
54.所述转换模块与所述输入模块相连，所述转换模块包括正电压转换模块和负电压转换模块，所述负电压转换模块以所述正电压转换模块的输出电压作为输入电压；
55.所述输出模块与所述转换模块相连，所述输出模块包括电压输出端，用于输出转换后的正、负电压。
56.所述传感器加热及测量电路加热控制到600℃～800℃。
57.如图2所示，所述传感器加热及测量电路加热检测方法如下：
58.1)控制电路按照固定频率向加热器发送检测电压u1和加热电压u2，所述检测电压u1为标准电压vcc，加热电压u2为可调电压；
59.2)加热时，控制电路控制三极管t2关断、三极管t1和三极管t 3导通，加热电源u经过三极管t1到达加热器的正极h﹢，然后经过加热器负极h﹣到达参考地，完成加热过程；
60.3)检测时，控制电路m控制三极管t2导通、三极管t1和t3关断，电压模块ic输出标准电压vcc，标准电压vcc依次经三极管t2、二极管d4、精密电阻r1到达加热器；此时，控制电路根据采样点ad1、ad2采样得到精密电阻r1两端的电压ue，通过公式i＝ue/r1计算流经精密电阻r1的电流i；控制电路根据采样点ad2、ad3采样得到加热器的两端电压u t，根据公式r＝u t/i计算得出加热器的电阻值；
61.4)控制电路根据计算的加热器电阻值，控制加热电路启动，并根据电阻值与标准电阻值的差值调节加热电压u2，使加热器保持稳定的工作温度。
62.所述控制电路以stm32f103ret6为主控制器。
63.如图3所示，本发明实施例提供的一种所述基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测系统的基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测方法，所述基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测方法包括：
64.s101：控制电路控制传感器加热及测量电路为氮氧传感器的加热层pt热电阻提供加热电压，加热控制到600℃～800℃，并同时向控制电路实时反馈氮氧传感器的工作温度情况；
65.s102：精确泵电压输出电路对氮氧传感器产生的精确泵电压进行输出到控制电
路；所述微弱泵电流检测电路对氮氧传感器产生的微弱泵电流进行采集反馈到控制电路；
66.s103：当氮氧传感器所处的环境温度有所波动时，控制电路将加热、信息采集、数据显示是同步进行，通过显示器可以直观观察氮氧传感器的工作温度、电压、电流的数值和汽车尾气氮氧含量数据。
67.本发明实施例提供的一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求7所述基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测方法的步骤。
68.本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测方法的步骤。
69.本发明实施例提供的一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述基于氮氧传感器的汽车尾气氮氧含量检测方法。
70.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
71.应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
72.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。